專利名稱：透紅外氧氟碲酸鹽玻璃及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種透紅外氧氟碲酸鹽玻璃及其制備方法。 雔餘
紅外窗口材料主要集中在晶體和玻璃兩大類材料上，目前應用較多的
紅外窗口材料主要是晶體材料，如藍寶石單晶、ZnS多晶、CaF2晶體等。晶 體作為紅外窗口面臨一些問題，這些問題包括制造紅外窗口的昂貴成本。 由于晶體生長問題，能否制備出大型晶體窗口還是個疑問，即使技術問題 能夠解決，這些窗口的高造價也將妨礙其廣泛的應用。與晶體材料相比， 透紅外玻璃材料具有更大的發(fā)展優(yōu)勢。這是因為玻璃不僅容易制成大尺寸 和復雜形狀，而且成本低、制備工藝相對簡單、容易加工。氧氟碲酸鹽玻 璃以其較寬紅外透過范圍、高透過率、良好的坡璃穩(wěn)定性以及較低的制備 成本等優(yōu)勢而逐漸成為當前紅外窗口材料研究的熱點。氧氟碲酸鹽玻璃不 僅可應用在光纖放大器及光調制器等光通信元器件上面，而且可制成紅外 罩、紅外窗口、濾光片、整流罩及紅外光纖等紅外光學材料，這些紅外光 學材料因其在熱成像、化學分析、傳感器、紅外激光傳輸、紅外武器等軍 用和民用方面具有重要的應用前景而倍受人們關注。通過向氧氟碲酸鹽玻 璃系統(tǒng)中引入其它組分可以改善玻璃的形成能力及綜合性能。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種透紅外氧氟碲酸鹽玻璃及其制 備方法，該玻璃結合了重金屬氧化物玻璃和氟化物玻璃的優(yōu)點，在中紅外 波段具有較高的透過率，有較高的熱穩(wěn)定性及機械強度。
本發(fā)明技術方案 一種透紅外氧氟碲酸鹽玻璃，其摩爾百分比組成為Te02 65 ~70mol%
ZnO 15~20mo"/。
ZnF2 l~5mol%
La203 1 ~ 5mol%
Bi203 l~5mol% 。
上述透紅外氧氟碲酸鹽玻璃的制備方法，包括下列步驟
(1) 按照下列玻璃組成的摩爾百分比(mol%)計算出玻璃的重量百分 比，然后稱取原料，混合均勻，
Te02 65 ~70mol%
ZnO 15~20mo"/o
ZnF2 1 ~ 5mol%
La203 l~5mol%
Bi203 l~5mol% ;
(2) 將混合料放入鉑金坩堝中熔制，溫度為850 ~ 950°C,熔制過程中 通入高純氧氣除水，并同時進行攪拌，熔J'J時間控制在15 25min;
(3) 停止通氧氣，繼續(xù)在850 - 950。C下加熱10~15min，以進行澄清 和均化，然后將玻璃液倒入預熱的模具中，制得熟料；
(4) 將熟料放入鉑金坩堝后轉移到真空爐中進行精制，熔制溫度為 850 ~ 950°C，時間為10-15min,然后將玻璃液倒入預熱的模具中；
(5) 快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Ts)的馬弗爐中，保溫2小時 后，以1(TC/小時的速度退火至IO(TC左右，關閉馬弗爐，降溫至室溫，得 到所述透紅外氧氟碲酸鹽玻璃。
發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過兩步熔融方法制備出一種透紅外氧氟碲 酸鹽玻璃。該玻璃轉變溫度為300 ~ 350°C，熱穩(wěn)定性參數90~110°C,紅 外截至波長〉6Mm,紅外透過率>75%,維氏硬度〉380，適合于制備中紅外波 段的光學窗口材料。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明進一步詳細描述， 一種透紅外氧氟碲酸鹽玻 璃，其摩爾百分比組成為
Te02 65 ~70mol%
ZnO 15~20mol%
ZnF2 1 ~ 5mol0/o
La203 1 ~ 5mol%
Bi203 1 ~ 5mol% 。
上述透紅外氧氟碲酸鹽玻璃的制備方法，包括下列步驟
(1) 按照下列玻璃組成的摩爾百分比(mol% )計算出玻璃的重量百分 比，然后稱取原料，混合均勾，
Te02 65 ~70mo"/o
ZnO 15~20mol%
ZnF2 1 ~ 5mol%
La203 1 ~ 5mol%
Bi203 1 ~ 5mol% ;
(2) 將混合料放入鉑金坩堝中熔制，溫度為850 ~ 950°C,熔制過程中 通入高純氧氣除水，并同時進行攪拌，熔制時間控制在15-25min;
(3) 停止通氧氣，繼續(xù)在850 95(TC下加熱10~15min，以進行澄清 和均化，然后將玻璃液倒入預熱的模具中，制得熟料；
(4) 將熟料放入鉑金坩堝后轉移到真空爐中進行精制，熔制溫度為 850 ~ 950°C,時間為10 15min,然后將玻璃液倒入預熱的模具中；
(5) 快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時 后，以1(TC/小時的速度退火至IOO'C左右，關閉馬弗爐，降溫至室溫，得 到所述透紅外氧氟碲酸鹽玻璃。
實施例1
(1)按65mo"/oTe02、 20mo"/。ZnO、 5mol%ZnF2、 5mol%La203、 5瓜01銜203計算各 組分的重量百分比，然后稱取原料，混合均勻；(2) 將混合料放入鉑金坩堝中熔制，溫度為950°C，熔制過程中通入高純氧 氣除水，并同時進行攪拌，熔制時間控制25min;
(3) 停止通氧氣，繼續(xù)在95(TC下加熱15min,以進行澄清和均化，然后將 玻璃液倒入預熱的模具中，制得熟料。
(4) 將熟料放入鉑金坩堝后轉移到真空爐中進行精制，熔制溫度為95(TC， 時間為10min,然后將玻璃液倒入預熱的模具中。
(5) 快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時后， 以1(TC/小時的速度退火至IO(TC左右，關閉馬弗爐，降溫至室溫。
對該玻璃的測試結果如下取退火后的IO毫克的樣品，用瑪瑙研缽研 成〈0.2mm的粉末，進行差熱分析。測得的Tg為35(TC，熱穩(wěn)定參數為110 °C。把退火后的樣品加工成兩大面拋光的lmm厚的玻璃片，測試紅外透過 光譜，測得紅外截至波長為6. Onm, 3lam處的透過率為75°/ 。玻璃的維氏 硬度為420。
實施例2
(1) 按70mol%Te02、 20mo"/。ZnO、 lmo"/。ZnF2、 4mol%La203、 5010衡203計算各 組分的重量百分比，然后稱取原料，混合均勻；
(2) 將混合料放入鉑金坩堝中熔制，溫度為90(TC，熔制過程中通入高純氧 氣除水，并同時進行攪拌，熔制時間控制20min;
(3) 停止通氧氣，繼續(xù)在90(TC下加熱15min，以進行澄清和均化，然后將 玻璃液倒入預熱的模具中，制得熟料。
(4) 將熟料放入鉑金坩堝后轉移到真空爐中進行精制，熔制溫度為90(TC， 時間為10min,然后將坡璃液倒入預熱的模具中。
(5) 快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時后， 以1(TC/小時的速度退火至IOO'C左右，關閉馬弗爐，降溫至室溫。
對該玻璃的測試結果如下取退火后的10亳克的樣品，用瑪瑙研缽研 成〈0.2mm的粉末，進行差熱分析。測得的Tg為33(TC,熱穩(wěn)定參數為100 °C。把退火后的樣品加工成兩大面拋光的lmm厚的玻璃片，測試紅外透過光譜，測得紅外截至波長為6.4nm, 3nim處的透過率為77%。玻璃的維氏 硬度為410。
實施例3
(1) 按70mol%Te02、 15mol%Zn0、 5mol%ZnF2、 5mol%La203、 5mo"/。Bi203計算各 組分的重量百分比，然后稱取原料，混合均勻；
(2) 將混合料放入鉑金坩堝中熔制，溫度為90(TC，熔制過程中通入高純氧 氣除水，并同時進行攪拌，熔制時間控制15min;
(3) 停止通氧氣，繼續(xù)在90(TC下加熱15min，以進行澄清和均化，然后將 玻璃液倒入預熱的模具中，制得熟料。
(4) 將熟料放入鉑金坩堝后轉移到真空爐中進行精制，熔制溫度為90(TC， 時間為15min，然后將玻璃液倒入預熱的模具中。
(5) 快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時后， 以1(TC/小時的速度退火至IOO'C左右，關閉馬弗爐，降溫至室溫。
對該玻璃的測試結果如下取退火后的IO毫克的樣品，用瑪瑙研缽研 成〈0.2mm的粉末，進行差熱分析。測得的Tg為32(TC,熱穩(wěn)定參數為100 °C。把退火后的樣品加工成兩大面拋光的lmm厚的玻璃片，測試紅外透過 光譜，測得紅外截至波長為6.5|im, 3lam處的透過率為80%。玻璃的維氏 硬度為390。
實施例4
(1) 按70mol°/。Te02、 20mo"/oZnO、 5mol°/。ZnF2、 lmol°/。La203、 4mo"/。Bi203計算各 組分的重量百分比，然后稱取原料，混合均勻；
(2) 將混合料放入鉑金坩堝中熔制，溫度為85(TC，熔制過程中通入高純氧 氣除水，并同時進行攪拌，熔制時間控制25min;
(3) 停止通氧氣，繼續(xù)在85(TC下加熱15min,以進行澄清和均化，然后將 玻璃液倒入預熱的模具中，制得熟料。
(4) 將熟料放入鉑金坩堝后轉移到真空爐中進行精制，熔制溫度為85(TC，時間為15min，然后將玻璃液倒入預熱的模具中。
(5)快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時后， 以1(TC/小時的速度退火至IO(TC左右，關閉馬弗爐，降溫至室溫。
對該玻璃的測試結果如下取退火后的IO毫克的樣品，用瑪瑙研缽研 成〈0.2mm的粉末，進行差熱分析。測得的L為30(TC，熱穩(wěn)定參數為9(TC。 把退火后的樣品加工成兩大面拋光的lmm厚的玻璃片，測試紅外透過光譜， 測得紅外截至波長為6.5ym， 3jum處的透過率為80%。玻璃的維氏硬度為 385。
實施例5
(1) 按70mol%Te02、 20mol%ZnO、 5mol%ZnF2、 4mol%La203、 1加01%81203計算各 組分的重量百分比，然后稱取原料，混合均勻；
(2) 將混合料放入鉑金坩堝中熔制，溫度為90(TC，熔制過程中通入高純氧 氣除水，并同時進行攪拌，熔制時間控制25min;
(3) 停止通氧氣，繼續(xù)在90(TC下加熱15min，以進行澄清和均化，然后將 玻璃液倒入預熱的模具中，制得熟料。
(4) 將熟料放入鉑金坩堝后轉移到真空爐中進行精制，熔制溫度為900'C， 時間為15min,然后將玻璃液倒入預熱的模具中。
(5) 快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時后， 以10'C/小時的速度退火至IOO'C左右，關閉馬弗爐，降溫至室溫。
對該玻璃的測試結果如下取退火后的IO亳克的樣品，用瑪瑙研缽研 成〈0.2mm的粉末，進行差熱分析。測得的L為310'C，熱穩(wěn)定參數為95'C。 把退火后的樣品加工成兩大面拋光的lmtn厚的玻璃片，測試紅外透過光譜， 測得紅外截至波長為6. 5jam, 3 )am處的透過率為80%。玻璃的維氏硬度為 395。
所述內容僅為本發(fā)明構思下的基本說明，而依據本發(fā)明的技術方案所作 的任何等效變換，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1. 一種透紅外氧氟碲酸鹽玻璃，其摩爾百分比組成為TeO265～70mol％ZnO 15～20mol％ZnF21～5mol％La2O3 1～5mol％Bi2O3 1～5mol％。
2. 上述透紅外氧氟碲酸鹽玻璃的制備方法，包括下列步驟(1)按照下列玻璃組成的摩爾百分比(mol% )計算出玻璃的重量百分比，然后稱取原料，混合均勻，Te02 65 ~70mol%ZnO 15~20mol% ZnF2 l~5mol% La203 l~5mol% Bi203 l~5mol% ;(2)將混合料放入鉑金坩堝中熔制，溫度為850~ 950°C，熔制過程中通入高純氧氣除水，并同時進行攪拌，熔制時間控制在15-25min;(3) .停止通氧氣，繼續(xù)在850 - 95(TC下加熱10-15min，以進行澄清 和均化，然后將玻璃液倒入預熱的模具中，制得熟料；(4) 將熟料放入鉑金坩堝后轉移到真空爐中進行精制，熔制溫度為 850 ~ 950°C,時間為10-15min,然后將玻璃液倒入預熱的模具中；(5) 快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Ts)的馬弗爐中，保溫2小時 后，以1(TC/小時的速度退火至IO(TC左右，關閉馬弗爐，降溫至室溫，得 到所述透紅外氧氟碲酸鹽玻璃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透紅外氧氟碲酸鹽玻璃及其制備方法，玻璃的摩爾百分比組成為TeO<sub>2</sub> 65～70mol％、ZnO 15～20mol％、ZnF<sub>2</sub> 1～5mol％、La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1～5mol％、Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1～5mol％。本發(fā)明通過兩步熔融方法制備出一種透紅外氧氟碲酸鹽玻璃。該玻璃轉變溫度為300～350℃，熱穩(wěn)定性參數90～110℃，紅外截至波長＞6μm，紅外透過率＞75％，維氏硬度＞380，適合于制備中紅外波段的光學窗口材料。
文檔編號C03C3/23GK101412582SQ20081020253
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權日2008年11月11日
發(fā)明者劉慧敏, 徐家躍, 房永征, 王占勇, 金鳴林, 錢蕙春 申請人:上海應用技術學院